JP5087861B2

JP5087861B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP5087861B2
Application number: JP2006152489A
Authority: JP
Inventors: 昌和岡本; 優芽井ノ口; 育弘岩田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: EP2037186B1; EP2037186A4; JP2007322061A; EP2037186A1; CN101454615A; CN101454615B; WO2007139087A1

Description

本発明は、高圧側が超臨界となる冷媒を使用した空気調和装置に関する。

従来、空気調和装置では、暖房性能を向上させるために、暖房運転時の冷媒の下流側伝熱管断面積をその他の伝熱管断面積より小さくして冷媒流速を速め、乱流効果によって冷媒からの熱移動を活発化させる方法（例えば、特許文献１参照）が採用されている。
特開平１０−１７６８６７号公報

しかしながら、参考文献１に記載の方法では、暖房性能は向上するが、空気調和装置から吹き出される空調空気が上方から下方に向かって吹き出されるため、空調空気が人体に直接あたることによって生じる不快感（ドラフト感）は解消されなかった。例えば、空調空気が上方に向けて吹き出されるならばドラフト感は解消されるが、上方だけが暖かくなり暖房の快適性が確保されなくなる。

本発明の課題は、ドラフト感を解消し、且つ暖房の快適性を確保した空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る空気調和装置は、超臨界の冷媒から空気に対して放熱させる熱交換器と、熱交換器に対する空気流を生成するファンとを備えている。放熱時の熱交換器において、空気流の下流側から上流側へ近づいていく方向に冷媒が流され、熱交換器で暖められた空調空気が室内の上方に向けて吹き出される。また、暖房運転時の負荷が定格負荷よりも高い場合には空調空気の吹き出し温度を上昇させ、空調空気の吹き出し温度が所定値以上になったときには空調空気の吹き出し温度をほぼ所定値で維持しながら風量を増加させるための定格負荷超過時制御が行なわれる。

この空気調和装置では、高い熱伝達率と比熱をもつ超臨界の冷媒が、空気流と対向するように流れるので、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。さらに、高温の空調空気が室内の上方に吹き出されるので、天井が暖まり天井からの２次輻射で室内が暖められる。このため、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感は解消される。また、運転負荷が定格負荷よりも高い時、即ち低外気温のときでも暖房の快適性が維持される。

第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、空気が下方から吸い込まれる。

この空気調和装置では、上方に吹き出された空調空気が天井の空気を押し進めて循環させ、その空気は下方から吸込まれる。このため空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。

第３発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、熱交換器が、複数のプレートフィンと複数の伝熱管とを有する。プレートフィンは空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔を有する。伝熱管はプレートフィンの貫通孔に挿入される。そして、空気流と交差する方向に並ぶ伝熱管の列が、空気流の上流側から下流側に向かって４列以上形成されている。

この空気調和装置では、高い熱伝達率と比熱をもつ超臨界の冷媒が、空気流と対向するように流れるので、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

第４発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、熱交換器に、空気流の下流側の列に属する伝熱管から空気流の上流側の列に属する伝熱管へ冷媒を流すためのパスが形成されている。

この空気調和装置では、冷媒が、空気流と対向するように流れるので、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

第５発明に係る空気調和装置は、第４発明に係る空気調和装置であって、パス内の冷媒流れの方向は、伝熱管の長軸と直交する平面に投影されたとき、空気流と交差する方向と、空気流の下流側から上流側へ向かう方向とを含む。

第６発明に係る空気調和装置は、第４発明に係る空気調和装置であって、パスが単一の経路で形成されている。

この空気調和装置では、パス距離が長くなり、冷媒が冷却され易い。このため、エネルギー消費効率（ＣＯＰ）が向上する。

第７発明に係る空気調和装置は、第４発明に係る空気調和装置であって、パスが、隣り合う列に属する伝熱管同士を接続する接続管を有する。接続管は、隣り合う列の互いに反対の方向の端に位置する伝熱管同士を接続する。

この空気調和装置では、列間の温度差が一定に保たれる。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

第８発明に係る空気調和装置は、第４発明に係る空気調和装置であって、パスが、少なくとも１組の隣り合う列において、一方の列に属する伝熱管と、他方の列に属する伝熱管との間を交互に経由している。

この空気調和装置では、１つのプレートフィンにおける熱伝導ロスが低減され、熱交換性能が向上する。

第９発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、少なくとも１組の隣り合う列の間でプレートフィンが分割されている。

この空気調和装置では、プレートフィン表面の熱移動が抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持されるので、熱交換性能が向上する。

第１０発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、全ての隣り合う列の間でプレートフィンが分割されている。

この空気調和装置では、プレートフィン表面の熱移動がさらに抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持されるので、熱交換性能が向上する。

第１１発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、熱交換器が、水平面に対して傾斜した状態で配置されている。

この空気調和装置では、冷房運転時、ドレン水が熱交換器から離れやすくなるので、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。

第１２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、ファンが、熱交換器に対して空気流の下流側にある。

この空気調和装置では、空気流の偏流が防止されるので、熱交換性能の低下が防止される。

第１３発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、熱交換器が２分割されており、一方の熱交換器は空気流の上流側に配置され、他方の熱交換器は空気流の下流側に配置されている。

この空気調和装置では、熱交換器の配置の自由度が増え、省スペースである。

第１４発明に係る空気調和装置は、第１３発明に係る空気調和装置であって、ファンが、２つの熱交換器の間に配置されている。

この空気調和装置は、空間が有効に利用され、省スペースである。

第１５発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、ファンが遠心ファンである。

第１６発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、冷媒がＣＯ２である。

この空気調和装置では、オゾン破壊係数が０であり、大気環境を破壊しない。

第１７発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、空調空気の吹き出し温度が４５℃から５５℃である。

この空気調和装置では、天井が暖められ、天井からの２次輻射で下方も暖められるので、ドラフト感が解消される。

第１８発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、空調空気の吹き出し速度が２ｍ／ｓ以下である。

この空気調和装置では、人体へ当たる空気の速度が抑制されるので、ドラフト感が解消される。

第１９発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、所定値が５５℃である。

この空気調和装置では、低外気温のときでも暖房の快適性が維持される。

第２０発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、冷房運転時に、定期的にファンの回転数を低減する制御が実行される。

この空気調和装置では、ドレン水が落下し易くなり、蒸発圧力の低下が防止される。

第２１発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、室内の上方に向けて吹き出される空調空気の吹き出し角度は、空調空気が人体に直接当らない角度である。

この空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。

第２２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、室内の上方に向けて吹き出される空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して４５°以上である。

この空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される上に、空気が室内中央空間に滞留しない。

第２３発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、室内の上方に向けて吹き出される空調空気の吹き出し角度が、水平面に対して６０°から８０°の範囲内である。

この空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。さらに空気調和装置が設置される側の壁が吹き出された空調空気によって汚れることが抑制される。

第１発明に係る空気調和装置では、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。さらに、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。また、低外気温のときでも暖房の快適性が維持される。

第２発明に係る空気調和装置では、上方に吹き出された空調空気が天井の空気を押し進めて循環させ、その空気は下方から吸込まれる。このため空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。

第３発明から第５発明に係る空気調和装置では、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

第６発明に係る空気調和装置では、パス距離が長くなり、冷媒が冷却され易くなる。このため、エネルギー消費効率（ＣＯＰ）が向上する。

第７発明に係る空気調和装置では、列間の温度差が一定に保たれる。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

第８発明に係る空気調和装置では、１つのプレートフィンにおける熱伝導ロスが低減され、熱交換性能が向上する。

第９、１０発明に係る空気調和装置では、プレートフィン表面の熱移動が抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持されるので、熱交換性能が向上する。

第１１発明に係る空気調和装置では、冷房運転時、ドレン水が熱交換器から離れやすくなるので、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。

第１２発明に係る空気調和装置では、空気流の偏流が防止されるので、熱交換性能の低下が防止される。

第１３、１４発明に係る空気調和装置では、熱交換器の配置の自由度が増え、省スペースである。

第１５発明に係る空気調和装置では、空気流の偏流が防止されるので、熱交換性能の低下が防止される。

第１６発明に係る空気調和装置では、オゾン破壊係数が０であり、大気環境を破壊しない。

第１７発明に係る空気調和装置では、天井が暖められ、天井からの２次輻射で下方も暖められるので、ドラフト感が解消される。

第１８発明に係る空気調和装置では、人体へ当たる空気の速度が抑制されるので、ドラフト感が解消される。

第１９発明に係る空気調和装置では、低外気温のときでも暖房の快適性が維持される。

第２０発明に係る空気調和装置では、ドレン水が落下し易くなり、蒸発圧力の低下が防止される。

第２１発明に係る空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。

第２２発明に係る空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される上に、空気が室内中央空間に滞留しない。

第２３発明に係る空気調和装置では、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感が解消される。さらに空気調和装置が設置される側の壁が吹き出された空調空気によって汚れることが抑制される。

＜空気調和装置の冷凍回路＞
図１は、ＣＯ２冷媒を使用した空気調和装置の冷凍回路である。空気調和装置１は、圧縮機２、四路切換弁３、室外熱交換器４、膨張弁５および室内熱交換器６を、冷媒配管７ａ，７ｂで連結した冷凍回路を有する。図１において、実線と破線の矢印は冷媒の流れ方向を示しており、空気調和装置１は、四路切換弁３で冷媒の流れ方向を切り換える事により、暖房運転と冷房運転を切り換えることができる。

冷房運転時においては、室外熱交換器４がガスクーラーとなり、室内熱交換器６が蒸発器となる。一方、暖房運転時においては、室外熱交換器４が蒸発器となり、室内熱交換器６がガスクーラーとなる。室外熱交換器４、室内熱交換器６は、それぞれプレートフィン１１（図３参照）と伝熱管１２（図３参照）とから成り、伝熱管１２内の冷媒が、プレートフィン１１と空気流を介して熱交換を行う。

図１において、Ａ点は暖房運転時における圧縮機２の吸入側であり、Ｂ点は暖房運転時における圧縮機２の吐出側である。Ｃ点は暖房運転時における室内熱交換器６の冷媒出口側であり、Ｄ点は暖房運転時における室外熱交換器４の冷媒入口側である。

図２（ａ）は、ＣＯ２冷媒の圧力−エンタルピー状態図であり、縦軸は圧力Ｐ、横軸はエンタルピーｈを表す。Ｔｋは臨界点Ｋを通る等温線であり、Ｔｘは温度Ｔｘの等温線である。Ｔｘ＞Ｔｋであり等温線Ｔｋの右側では、ＣＯ２冷媒が液化も２相化も起こらない。等温線Ｔｋの右側で臨界圧Ｐｋ以上の領域は超臨界状態と呼ばれ、本実施形態の空気調和装置１は、超臨界状態を含む冷凍サイクルで運転される。図２（ａ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの点に対応した冷媒の状態を表している。

図２（ｂ）は、ＣＯ２冷媒の温度−エントロピー状態図であり、縦軸は温度Ｔ、横軸はエンタルピーｓを表す。図２（ｂ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの点に対応した冷媒の状態を表している。冷媒の温度は、圧縮機２の吐出側であるＢ点を出てから、室内熱交換器６の冷媒出口であるＣ点へ至るまでの間に低下する。このため、室内熱交換器６表面の温度は、冷媒の上流側の温度が高く下流側の温度が低くなる温度分布となっている。したがって、空気流が、冷媒の下流側から冷媒の上流側に向かって通過する方が、空気と室内熱交換器６との温度差が安定し、空気と室内熱交換器６との熱交換量が増加する。

＜室内熱交換器の構造＞
図３は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内熱交換器の斜視図である。室内熱交換器６は、クロスフィンタイプの熱交換器である。プレートフィン１１は、薄いアルミニウム製の平板であり、一枚のプレートフィン１１には複数の貫通孔１１ａが形成されている。伝熱管１２は、プレートフィン１１の貫通孔１１ａに挿入される直管１２ａと、隣り合う直管１２ａの端部同士を連結するＵ字管１２ｂとから成る。なお、本実施形態の伝熱管１２は、直管１２ａとＵ字管１２ｂとが一体に形成されており、図３背面側のＵ字管（図示せず）は、直管１２ａがプレートフィン１１の貫通孔１１ａに挿入された後で、溶接などによって直管１２ａの端部に連結される。

空気流と交差する方向に並ぶ伝熱管１２の列６１〜６８が、空気流の上流から空気流の下流に向かって８列配置されている。冷媒は、空気流の下流側の列６８に属する伝熱管１２から、空気流の上流側の列６１に属する伝熱管１２に流れる。この冷媒の流通経路はパス８１（図４参照）と呼ばれ、このパス８１によって、空気流と冷媒の流れとは、対向するようになり、対向しないものと比べて熱交換量が増加する。但し、実験によって伝熱管の列が３列以下の熱交換器では、空気流と冷媒の流れとが対向しても対向しなくても、効果に大差はない。

なお、図３の伝熱管１２内に描いた破線の矢印は、上述した冷媒が流れるパス８１（図４参照）であり、接続管１２ｄ、接続管１２ｅ（図４参照）が隣り合う列６１〜６８の互いに反対の方向の端に位置する伝熱管１２同士を接続している。

プレートフィン１１は、列６１と列６２との間で分割されている。これは、列６３と列６４との間、列６５と列６６との間および列６７と列６８との間にも実施されている。これによって、プレートフィン１１表面の熱は分割部１３を超えて移動することはできなくなる。

伝熱管１２内を流れる冷媒から伝熱管１２への熱移動は、冷媒の流れが層流のときよりも乱流のときの方が活発である。本実施形態では、伝熱管１２の管外径は４ｍｍ以下に設定されており、これによって伝熱管１２内の冷媒の流れが乱流となる。

＜空気調和装置の構成＞
図４は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内機の縦断面図である。室内機５１は、ケーシング５２内部に室内熱交換器６を搭載している。室内熱交換器６の上方には、空気流を発生させるファン５３が配置されており、ファン５３の上方には、空気吹出口５２ａが設けられている。室内熱交換器６の下方には、空気吸込口５２ｂが設けられている。なお、本実施形態で使用するファン５３は、シロッコファンである。

伝熱管１２の中心間を結ぶ線は、暖房運転時に冷媒が流れるパス８１を示しており、実線は図の手前側にあるＵ字管１２ｂを示し、破線は、反対側にあるＵ字管（図示せず）および接続管（図示せず）を示す。暖房運転時、冷媒は室内熱交換器６のパス８１内を上方から下方へ向かって流れ、空気流は、室内熱交換器６の下方から上方へ向かって流れる。このため、空気流は、空気吹出口５２ａに近づくにつれてより高い温度の冷媒と熱交換を行ない温度上昇するので、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持される。

なお、室内熱交換器６の下方から上方へ空気流が流れてくるタイプの空気調和装置１では、冷房運転時に空気流がドレン水の落下を妨げるので、室内熱交換器６のプレートフィン１１間にドレン水が留まる可能性が高い。ドレン水がプレートフィン１１間に留まると熱交換が妨げられ、冷房運転時の蒸発圧力が低下する。したがって、本実施形態では、冷房運転時に、室内熱交換器６の蒸発圧力が所定圧力を下回ったときに、ファン５３の回転数を低減する（停止を含む）制御が実行されている。これによって、ドレン水が落下し易くなり、蒸発圧力の低下が未然に防止される。

＜空気調和装置が設置された室内＞
図５は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内機が設置された室内の断面図である。室内の大きさは、横５ｍ、床−天井間の高さ２．４ｍ、奥行き４ｍである。

空気調和装置１の室内機５１は、室内の壁際に沿わせて設置される。暖房運転時に室内機５１は、温度４５~５５℃の空調空気を天井に向かって吹き出し天井を暖める。暖められた天井からは、輻射熱が床面に向かって放射され、この輻射熱が室内の下方を暖める。

天井に到達した空調空気は、続けて吹き出されて来る空調空気の流れに押され、室内機５１が設置されている側とは反対側の側壁に沿って下降した後、床面に沿って室内機５１側へ流れ、空気吸込口（図示せず）に吸い込まれる。なお、室内機５１から吹き出される空調空気の吹き出し速度が速すぎると、空調空気の対流が乱れ人体へ空調空気が直接当たることによる不快感（ドラフト感）を生じさせる。本実施形態ではドラフト感を生じさせないように、空調空気の吹き出し速度は、２ｍ／ｓ以下に設定されている。

また、空気調和装置１は、暖房運転時の負荷が定格負荷よりも高い場合、暖房の快適性を維持するため、定格負荷超過時制御を行なう。例えば低外気温のときには、空調空気の吹き出し温度を上昇させ、空調空気の吹き出し温度が５５℃以上になったときには、空調空気の吹き出し温度をほぼ５５℃で維持しながら風量を増加させる。これによって、低外気温時の暖房能力の低下を防止し、暖房の快適性を維持する。

なお、室内の上方に向けて吹き出される空調空気の吹き出し角度は、空調空気が人体に直接当らない角度であり、水平面に対して４５°以上である。実験検証によって、空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して６０°から８０°の範囲にあるときが最も良く、ドラフト感が解消される上に、空気が室内中央空間に滞留しない。さらに空気調和装置が設置される側の壁が吹き出された空調空気によって汚れることも抑制される。

＜特徴＞
（１）
この空気調和装置１は、超臨界の冷媒から空気に対して放熱させる室内熱交換器６と、室内熱交換器６に対する空気流を生成するファン５３とを備えている。放熱時の室内熱交換器６において、空気流の下流側から上流側へ近づいていく方向に冷媒が流され、室内熱交換器６で暖められた空調空気が室内の上方に向けて吹き出され、下方から吸い込まれる。空調空気の吹き出し温度は４５℃から５５℃であり、空調空気の吹き出し速度は２ｍ／ｓ以下である。

この空気調和装置１では、高い熱伝達率と比熱をもつ超臨界の冷媒が、空気流と対向するように流れるので、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。さらに、高温の空調空気が室内の上方に吹き出されるので、天井が暖まり天井からの輻射熱で室内が暖められる。このため、空調空気が人体に直接当たらず、ドラフト感は解消される。

また、ファン５３は遠心ファンであるため、空気流の偏流が防止され、熱交換性能の低下が防止される。また、冷媒がオゾン破壊係数０のＣＯ２であるため、大気環境を破壊しない。

（２）
この空気調和装置１は、室内熱交換器６が、複数のプレートフィン１１と複数の伝熱管１２とを有する。プレートフィン１１は空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔１１ａを有する。伝熱管１２はプレートフィン１１の貫通孔１１ａに挿入される。そして、空気流と交差する方向に並ぶ伝熱管１２の列が、空気流の上流側から下流側に向かって４列以上形成されている。

この空気調和装置１では、高い熱伝達率と比熱をもつ超臨界の冷媒が、空気流と対向するように流れるので、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。

（３）
この空気調和装置１は、室内熱交換器６に、空気流の下流側の列６８に属する伝熱管１２から空気流の上流側の列６１に属する伝熱管１２へ冷媒を流すためのパス８１が形成されている。そして、パス８１内の冷媒流れの方向は、伝熱管１２の長軸と直交する平面に投影されたとき、空気流と交差する方向と、空気流の下流側から上流側へ向かう方向とを含む。そして、パス８１は、隣り合う列６１〜６８に属する伝熱管１２同士を接続する接続管１２ｄ，１２ｅを有し、接続管１２ｄ，１２ｅは、隣り合う列６１〜６８の互いに反対の方向の端に位置する伝熱管１２同士を接続する。冷媒は空気流と対向するように流れ、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。また、パス８１が単一の経路で形成されているので、距離が長くなり冷媒が冷却され易くなる。このため、エネルギー消費効率（ＣＯＰ）が向上する。

（４）
この空気調和装置１は、冷房運転時に、定期的にファン５３の回転数を低減する（停止を含む）制御が実行される。このため、ドレン水が落下し易くなり、蒸発圧力の低下が防止される。

＜第１変形例＞
図６は、本発明の実施形態の第１変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置１０１の熱交換器１０６において、パス１８１は、列６８の正面視右端の伝熱管１２から正面視左端の伝熱管１２を通過し、１つ下方の列６７の正面視左端の伝熱管１２へ移る。そこから正面視右端の伝熱管１２に至り、１つ下方の列６６の正面視右端の伝熱管１２に移る。以降同様の進み方で列６１の正面視右端の伝熱管１２に到達する。

パス１８１は、隣り合う列６１〜６８の伝熱管１２同士を単純なＵ字管で接続して形成されているので、経済的である。したがって、上記実施形態の機能をより低コストで実現することができる。

＜第２変形例＞
図７は、本発明の実施形態の第２変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置２０１の室内熱交換器２０６において、パス２８１は、列６７の正面視右端の伝熱管１２から列６８の正面視右端の伝熱管１２に移り、次に、列６７の正面視右端から２番目の伝熱管１２に移る。以降同様の進み方で列６１の正面視右端の伝熱管１２に到達する。即ち、パス２８１は、隣り合う列の一方の列に属する伝熱管１２と、他方の列に属する伝熱管１２との間を交互に経由している。パス２８１を採用することによって、１つのプレートフィン１１における熱伝導ロスが低減され、熱交換性能が向上する。

＜第３変形例＞
図８は、本発明の実施形態の第３変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置３０１の室内熱交換器３０６において、パス３８１は、上記実施形態のパス８１に模した小規模パスが２つ並列に接続されている。このため、冷媒が、空気流と対向するように流れる対向成分が増え、熱交換性能が向上する。

＜第４変形例＞
図９は、本発明の実施形態の第４変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置４０１の室内熱交換器４０６では、パス４８１の取り方は上記実施形態のパス８１と同様であるが、全ての隣り合う列６１〜６８の間でプレートフィン１１が分割されている。このため、プレートフィン１１表面の熱移動がさらに抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上する。

＜第５変形例＞
図１０は、本発明の実施形態の第５変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置５０１の室内熱交換器５０６では、パス５８１の取り方は上記実施形態のパス８１と同様であるが、室内熱交換器５０６の姿勢が水平面に対して傾斜した状態で配置されている。このため、冷房運転時には、ドレン水が室内熱交換器５０６から離れやすくなり、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。

＜第６変形例＞
図１１は、本発明の実施形態の第６変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置６０１の室内熱交換器６０６では、パス６８１は第５変形例のパス５８１と同様であり、室内熱交換器６０６の姿勢が水平面に対して傾斜した状態で配置され、且つ全ての隣り合う列６１〜６８の間でプレートフィン１１が分割されている。このため、冷房運転時には、ドレン水が熱交換器から離れやすくなり、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。また、暖房時には、プレートフィン１１表面の熱移動が抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上する。

＜第７変形例＞
図１２は、本発明の実施形態の第７変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置７０１の室内熱交換器７０６では、２分割されており、一方の熱交換器７０６ａは空気流の上流側に配置され、他方の熱交換器７０６ｂは空気流の下流側に配置されている。パス７８１の取り方は上記実施形態のパス８１と類似である。

熱交換器７０６ａは、５つの列６１〜６５を含み、冷媒の過冷却を実現している。熱交換器７０６ｂは、３つの列６６〜６８を含み、表面温度は熱交換器７０６ａよりも高く、空調空気の高温吹き出しを実現している。熱交換器７０６ａは、列６１〜６５が縦置き（正面視鉛直方向）されるので、空気吸込口５２ｂの高さは大きく設定されている。このため、圧損が低減される。

また、ファン７５３が、２つの熱交換器７０６ａ，７０６ｂの間に配置されている。このため、室内熱交換器７０６の配置の自由度が増え、空間が有効に利用される。したがって省スペースである。

以上のように、本発明はドラフト感を解消し、且つ暖房の快適性を確保できるので、リビングやオフィスの空気調和装置に有用である。

ＣＯ２冷媒を使用した空気調和装置の冷凍回路。（ａ）ＣＯ２冷媒の圧力−エンタルピー状態図。（ｂ）ＣＯ２冷媒の温度−エントロピー状態図。本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内熱交換器の斜視図。同空気調和装置の縦断面図。同空気調和装置を設置した室内の断面図。本発明の実施形態の第１変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第２変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第３変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第４変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第５変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第６変形例に係る空気調和装置の縦断面図。同実施形態の第７変形例に係る空気調和装置の縦断面図。

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１空気調和装置
６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６熱交換器
１１プレートフィン
１２伝熱管
１２ｄ，１２ｅ接続管
５３，７５３ファン
６１〜６８列
８１，１８１，２８１，３８１，４８１，５８１，６８１，７８１パス

Claims

超臨界の冷媒から空気に対して放熱させる熱交換器（６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６）と、
前記熱交換器に対する空気流を生成するファン（５３，７５３）と、
を備え、
放熱時の前記熱交換器において、前記空気流の下流側から上流側へ近づいていく方向に冷媒が流され、
前記熱交換器で暖められた空調空気が室内の上方に向けて吹き出され、
暖房運転時の負荷が定格負荷よりも高い場合には前記空調空気の吹き出し温度を上昇させ、前記空調空気の吹き出し温度が所定値以上になったときには前記空調空気の吹き出し温度をほぼ所定値で維持しながら風量を増加させるための定格負荷超過時制御を行なう、空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記空気が下方から吸い込まれる、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記熱交換器（６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６）は、前記空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔（１１ａ）を有する複数のプレートフィン（１１）と、前記プレートフィン（１１）の前記貫通孔（１１ａ）に挿入される複数の伝熱管（１２）とを有し、
前記空気流と交差する方向に並ぶ前記伝熱管（１２）の列（６１〜６８）が、前記空気流の上流側から下流側に向かって４列以上形成されている、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記熱交換器（６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６）に、前記空気流の下流側の前記列（６８）に属する前記伝熱管（１２）から前記空気流の上流側の前記列（６１）に属する前記伝熱管（１２）へ前記冷媒を流すためのパス（８１，１８１，２８１，３８１，４８１，５８１，６８１，７８１）が形成されている、
請求項３に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記パス（８１，１８１，２８１，３８１，４８１，５８１，６８１，７８１）内の冷媒流れの方向は、前記伝熱管（１２）の長軸と直交する平面に投影されたとき、前記空気流と交差する方向と、前記空気流の下流側から上流側へ向かう方向とを含む、
請求項４に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記パス（８１，１８１，２８１，４８１，５８１，６８１，７８１）は、単一の経路で形成されている、
請求項４に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記パス（８１，４８１，５８１，６８１，７８１）は、隣り合う前記列（６１〜６８）に属する伝熱管（１２）同士を接続する接続管（１２ｄ，１２ｅ）を有し、
前記接続管（１２ｄ，１２ｅ）は、隣り合う前記列（６１〜６８）の互いに反対の方向の端に位置する前記伝熱管（１２）同士を接続している、
請求項４に記載の空気調和装置（１、４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記パス（２８１）は、少なくとも１組の隣り合う列（６１，６２）において、一方の列（６２）に属する前記伝熱管（１２）と、他方の列（６１）の属する前記伝熱管（１２）との間を交互に経由している、
請求項４に記載の空気調和装置（２０１）。
少なくとも１組の隣り合う前記列（６１，６２）の間で前記プレートフィン（１１）が分割されている、
請求項３に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
全ての隣り合う前記列（６１〜６８）の間で前記プレートフィン（１１）が分割されている、
請求項３に記載の空気調和装置（４０１，６０１，７０１）。
前記熱交換器（５０６，６０６）が、水平面に対して傾斜した状態で配置されている、請求項１に記載の空気調和装置（５０１，６０１）。
前記ファン（５３）は、前記熱交換器（６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６）に対して前記空気流の下流側にある、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）。
前記熱交換器（７０６）は２分割されており、
一方の熱交換器（７０６ａ）は前記空気流の上流側に配置され、他方の熱交換器（６０６ｂ）は前記空気流の下流側に配置されている、
請求項１に記載の空気調和装置（７０１）。
前記ファン（７５３）が、２つの前記熱交換器（７０６ａ，７０６ｂ）の間に配置されている、
請求項１３に記載の空気調和装置（７０１）。
前記ファン（５３，７５３）が遠心ファンである、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記冷媒はＣＯ２である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記空調空気の吹き出し温度が４５℃から５５℃である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記空調空気の吹き出し速度が２ｍ／ｓ以下である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記所定値が５５℃ある、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
冷房運転時に、所定条件下で前記ファン（５３，７５３）の回転数を低減する制御が実行される、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、前記空調空気が人体に直接当らない角度である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して４５°以上である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。
前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して６０°から８０°の範囲内である、
請求項１に記載の空気調和装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）。